CN212111711U - 电池线性充放电测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池线性充放电测试设备，包括直流电源、DC变换电路、MOS管Q2、MOS管Q3、多路选择开关K1、输出正端Uout+、输出负端Uout‑、控制器以及至少两路DAC通道，DC变换电路从直流电源出取电，其正极输出端串联MOS管Q2至多路选择开关K1的其中一个输入端，二路选择器K1的公共端连接至输出正端Uout+，DC变换电路的负极输出端连接至输出负端Uout‑，多路选择开关K1的另一个输入端经MOS管Q3连接至输出负端Uout‑，所述控制器经两路DAC通道分别连接MOS管Q2、MOS管Q3的G极。本实用新型利用MOS管阻值的线性可变特点，实现电池的恒流恒压充电以及速率可变的放电，设备的电路结构精巧简洁，可达到低成本目的。

Description

电池线性充放电测试设备

技术领域

本实用新型涉及电池测试领域，尤其涉及一种电池线性充放电测试设备。

背景技术

电池出厂前需进行充放电测试，其中充电过程需先进行恒流充电，再进行恒压充电，而放电过程较为简单，直接放电即可。

现有的电池充放电测试设备，为满足上述要求，需同时兼备恒流输出电路、恒压输出电路及放电负载，结构复杂，成本较高。

实用新型内容

本实用新型为改善现有技术的不足之处，而提供一种结构简单、成本低的电池线性充放电测试设备。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：

提供一种电池线性充放电测试设备，包括直流电源、DC变换电路、MOS管Q2、MOS管Q3、多路选择开关K1、输出正端Uout+、输出负端Uout-、控制器以及至少两路DAC通道，DC变换电路从直流电源出取电，其正极输出端串联MOS管Q2至多路选择开关K1的其中一个输入端，二路选择器K1的公共端连接至输出正端Uout+，DC变换电路的负极输出端连接至输出负端Uout-，多路选择开关K1的另一个输入端经MOS管Q3连接至输出负端Uout-，所述控制器经两路DAC通道分别连接MOS管Q2、MOS管Q3的G极。

进一步地，还包括分别电连接控制器的电流互感器PA、电压传感器PU，电流互感器PA、电压传感器PU分别设于多路选择开关K1的公共端与输出正端Uout+之间的线路上。

进一步地，所述DAC通道集成于控制器上。

进一步地，所述DC变换电路具有MOS管Q1、二极管D1、电感L1、电容，所述直流电源的极输出端依次串联MOS管Q1、电感L1连接至MOS管Q2，二极管D1的阴极连接MOS管Q1与电感L1之间的接点，阳极连接输出负端Uout-，所述电容一端连接电感L1与MOS管Q2之间的接点，另一端连接连接输出负端Uout-，所述控制器具有PWM通道来连接MOS管Q1的G极。

进一步地，所述电容有多个，多个电容相互并联。

进一步地，所述MOS管具体为N沟道MOS管。

进一步地，所述多路选择开关K1具体是多路选择器，其受控端电连接所述控制器。

还提供上述电池线性充放电测试设备的控制方法，包括以下步骤A、B、C当中的一个或多个：

步骤A.在DC变换电路的输出电压恒定的情况下，控制多路选择开关K1选通MOS管Q2，控制MOS管Q2的G极与S极之间的压差VGS从而维持MOS管Q2与待测电池的阻值之和恒定；

步骤B.在DC变换电路的输出电压恒定的情况下，控制多路选择开关K1选通MOS管Q2，控制MOS管Q2的G极与S极之间的压差VGS从而维持待测电池正极处的电压恒定；

步骤C.控制多路选择开关K1选通MOS管Q3，控制MOS管Q3的G极与S极之间的压差VGS来消耗待测电池中的电能；

其中，待测电池的正负极分别对接输出正端Uout+、输出负端Uout-。

进一步地，在步骤A中，维持MOS管Q2与待测电池的阻值之和恒定的方法包括：

监测输出正端Uout+上的电流，若电流上升则控制MOS管Q2的阻值上升，若电流下降则控制MOS管Q2的阻值下降。

进一步地，在步骤B中，维持待测电池正极处的电压恒定的方法包括：

监测输出正端Uout+上的电压，若电压上升则控制MOS管Q2的阻值下降，若电压下降则控制MOS管Q2的阻值上升。

还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的方法。

有益效果：

本实用新型利用MOS管阻值的线性可变特点，实现电池的恒流恒压充电以及速率可变的放电，设备的电路结构精巧简洁，可达到低成本目的。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本实施例的电池线性充放电测试设备的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

见图1，本实施例的电池线性充放电测试设备由直流电源、输出正端Uout+、输出负端Uout-、二极管D1、电感L1、二路选择器K1、电流互感器PA、电压传感器PU、两个电容C1、C2、三个N沟道MOS管Q1、Q2、Q3，以及图中未示出的控制器等器件组成。

其中，直流电源的正极输出端依次串联MOS管Q1、电感L1、MOS管Q2后连接至二路选择器K1的其中一个输入端，二路选择器K1的公共端连接至输出正端Uout+；

直流电源的负极输出端与输出负端Uout-相接；

二极管D1的阴极连接MOS管Q1与电感L1之间的接点，阳极连接输出负端Uout-；

两个电容C1、C2相互并联从而扩大耐压能力后，一端连接电感L1与MOS管Q2之间的接点，另一端连接连接输出负端Uout-；

二路选择器K1的另一个输入端经MOS管Q3连接至输出负端Uout-；

电流互感器PA、电压传感器PU分别设于二路选择器K1的公共端与输出正端Uout+之间的线路上，从而采集该线路的电压及电流信息；

本实施例的控制器需采用带PWM通道及至少两个DAC通道的MCU芯片，驱动电路运行时，将二路选择器K1的受控端以及电流互感器PA、电压传感器PU，分别电连接控制器，将MOS管Q1的G极连接至控制器的PWM通道，将MOS管Q2、Q3的G极分别连接DAC通道的DAC通道。

电池线性充放电测试设备的使用过程如下：

若需给3.6V锂电池进行充放电测试，则将锂电池正负极对接输出正端Uout+、输出负端Uout-，此后，控制器控制设备分前后运行充电模式和放电模式。

(一)充电模式

充电模式中，先进行恒流充电，待锂电池的电压抬升至3.6V时，再进行恒压充电。

A)恒流充电

该状态下，控制器输出PWM给MOS管Q1，从而控制由Q1、D1、L1、C1、C2构成的BUCK降压电路降压输出4V电压，然后控制二路选择器K1选通MOS管Q2，并启动DAC功能输出电压给MOS管Q2的G极，从而控制MOS管Q2的G极与S极之间的压差VGS，VGS不同则MOS管Q2所呈现的阻值不同，此时MOS管Q2相当于一个受控电阻，通过不断控制MOS管Q2的阻值发生变化，使其与电池的阻值(电池充电时，电压不断抬升，内阻不断下降)之和维持恒定，由于BUCK降压电路输出电压恒定，MOS管Q2与电池的阻值之和恒定，则可保障供应给锂电池的电流恒定，实现恒流充电。

上述中，维持MOS管Q2与电池的阻值之和恒定的方式具体为：控制器通过电流互感器PA实时监测输出正端Uout+上的电流，发现其上升时，说明锂电池内阻下降，则通过压差VGS控制MOS管Q2的阻值上升，反之，发现电流下降时，控制MOS管Q2的阻值下降。

恒流充电的过程中，控制器通过电压传感器PU实时监测输出正端Uout+上的电压，发现其达到3.6V时，切换为下述恒压充电状态。

B)恒压充电

该状态下，控制器依旧保持BUCK降压电路输出4V电压不变以及MOS管Q2的选通，然后控制MOS管Q2的阻值，利用分压原理维持输出正端Uout+处的电压恒定为3.6V，具体地，控制器通过电压传感器PU实时监测输出正端Uout+上的电压，发现其上升时，通过压差VGS控制MOS管Q2的阻值下降，反之，发现电压下降时，控制MOS管Q2的阻值上升。

(二)放电模式

锂电池充电完毕后，需对其进行放电测试，该模式下，控制器控制二路选择器K1选通MOS管Q3，并启动DAC功能来控制MOS管Q3的G极与S极之间的压差VGS，此时MOS管Q3作为受控电阻来消耗锂电池中的电能，实现放电。

该模式下，可控制MOS管Q3的阻值不同来实现锂电池的不同放电速速率。

本实用新型利用MOS管阻值的线性可变特点，实现电池的恒流恒压充电以及速率可变的放电，设备的电路结构精巧简洁，可达到低成本目的。

需说什么的是，本实施例的电池线性充放电测试设备也可对其他种类的电池进行充放电测试，如12V铅酸电池，测试12V铅酸电池时，则将BUCK降压电路输出的电压更改为12.5-13V；又如1.2V镍镉电池，测试1.2V镍镉电池时，则将BUCK降压电路输出的电压更改为2V。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种电池线性充放电测试设备，其特征在于：

包括直流电源、DC变换电路、MOS管Q2、MOS管Q3、多路选择开关K1、输出正端Uout+、输出负端Uout-、控制器以及至少两路DAC通道，

DC变换电路从直流电源出取电，其正极输出端串联MOS管Q2至多路选择开关K1的其中一个输入端，二路选择器K1的公共端连接至输出正端Uout+，DC变换电路的负极输出端连接至输出负端Uout-，多路选择开关K1的另一个输入端经MOS管Q3连接至输出负端Uout-，所述控制器经两路DAC通道分别连接MOS管Q2、MOS管Q3的G极。

2.根据权利要求1所述的电池线性充放电测试设备，其特征在于：还包括分别电连接控制器的电流互感器PA、电压传感器PU，电流互感器PA、电压传感器PU分别设于多路选择开关K1的公共端与输出正端Uout+之间的线路上。

3.根据权利要求1所述的电池线性充放电测试设备，其特征在于：所述DAC通道集成于控制器上。

4.根据权利要求1所述的电池线性充放电测试设备，其特征在于：所述DC变换电路具有MOS管Q1、二极管D1、电感L1、电容，所述直流电源的极输出端依次串联MOS管Q1、电感L1连接至MOS管Q2，二极管D1的阴极连接MOS管Q1与电感L1之间的接点，阳极连接输出负端Uout-，所述电容一端连接电感L1与MOS管Q2之间的接点，另一端连接输出负端Uout-，所述控制器具有PWM通道来连接MOS管Q1的G极。

5.根据权利要求4所述的电池线性充放电测试设备，其特征在于：所述电容有多个，多个电容相互并联。

6.根据权利要求1所述的电池线性充放电测试设备，其特征在于：所述MOS管具体为N沟道MOS管。

7.根据权利要求1所述的电池线性充放电测试设备，其特征在于：所述多路选择开关K1具体是多路选择器，其受控端电连接所述控制器。

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